一种黑色氧化锌及其快速制备方法技术

本发明专利技术提供了一种黑色氧化锌，所述的氧化锌共掺杂有C、N，可吸收所有波段的可看见光，颜色呈现为黑色；一种黑色氧化锌的快速制备方法，包括以下步骤：（1）称取适量的锌源与尿素混合研磨；研磨的过程中加入适量的起泡剂，滴加两滴甘油，研磨成浆状后即可制得前驱体；（2）将步骤（1）中制得的前驱体放入事先预热好的马弗炉中，待煅烧一端时间后即可制得黑色氧化锌。本发明专利技术的优点是操作简单、耗时短的优点，所制得的氧化锌粒度均匀、分散性好、紫外屏蔽性强，提高了氧化锌的光催化能力。

【技术实现步骤摘要】
一种黑色氧化锌及其快速制备方法
本专利技术涉及新材料领域，尤其涉及到一种黑色氧化锌及其快速制备方法。
技术介绍
随着工业化进程的不断推进，发展在给人类带来极大便利的同时，也给人类带来了能源枯竭、环境恶化等一系列副产物，其中水污染已经严重威胁到人类的健康。近年来，新兴的光催化技术因为其节能环保和降解效率高的优点出现在人们的视野中。光催化剂可以利用半导体吸收光子产生的电子和空穴与有机物进行氧化还原反应。作为经典的半导体物质，ZnO经常被用来制备光催化剂。这与它制备简单、成本低、稳定的优点是分不开的。但是由于纯相ZnO3.2ev的禁带宽度，导致其只能对紫外光有响应，而紫外光在太阳能中所占比例不足5%。因此本专利技术旨在找到一种可以扩展氧化锌吸光吸收范围的方法，以此来提高氧化锌的光催化性能。JianzhongM等（AipingHui,JianzhongMa,JunliLiu,etal.JournalofAlloysandCompounds,2017,696:639–647）等利用共沉淀再煅烧的方法通过Fe掺杂的方法来提高ZnO的紫外光催化效率；LinhuaXu等（LinhuaXu,YangZhou,ZijunWu,etal.JournalofPhysicsandChemistryofSolids,2017,106:29–36）利用水热法通过与CuO复合提高了ZnO的可见光催化效率；YadongLi等（PengLi,ZheWei,YadongLi,etal.J.Am.Chem.Soc.2011,133:5660–5663）利用种子生长法通过金的表面等离子效应提高了氧化锌的光吸收强度。但通过C、N共掺杂制备黑色ZnO的方法鲜有耳闻。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种黑色氧化锌及其快速制备方法，操作简单、耗时短的优点，所制得的氧化锌粒度均匀、分散性好、紫外屏蔽性强，提高了氧化锌的光催化能力。本专利技术采用的技术方案如下：一种黑色氧化锌，所述的氧化锌共掺杂有C、N，可吸收所有波段的可看见光，颜色呈现为黑色；一种黑色氧化锌的快速制备方法，包括以下步骤：（1）称取适量的锌源，然后将称好的固体与尿素混合研磨；研磨的过程中加入适量的起泡剂，滴加两滴甘油，研磨成浆状后即可制得前驱体；（2）将步骤（1）中制得的前驱体放入事先预热好的马弗炉中，待煅烧一端时间后即可制得黑色氧化锌。优选的，所述步骤（1）中，锌源与尿素之间的比例为0.5~5:1。优选的，所述步骤（1）中，锌源与起泡剂之间的比例为5~15:1。优选的，所述步骤（2）中，马弗炉的温度为600℃~900℃；在马弗炉中煅烧的时间为10s~20min。本专利技术的优点在于：本专利技术原料常见，来源广泛，造价低，制备工艺简单、耗时短，所制得的氧化锌粒度均匀、分散性好、紫外屏蔽性强，与商用氧化锌相比本专利技术制备的黑色氧化锌使得光催化效率更高；由于C、N共掺杂，氧化锌呈现出罕见的黑色，黑色氧化锌在200nm~800nm范围内均有很强的光吸收。附图说明图1为本专利技术实施例2制备的黑色氧化锌的XRD图。图2为本专利技术实施例2制备的黑色氧化锌的XPS图。图3为本专利技术实施例2制备的黑色氧化锌的紫外可见漫反射表征图。图4为本专利技术实施例2制备的黑色氧化锌和商用氧化锌的可见光降解甲基蓝对比图。具体实施方式下面对本专利技术一种黑色氧化锌及其快速制备方法作进一步详细描述。实施例1一种黑色氧化锌的快速制备方法，包括以下步骤：（1）称取2.9g的硝酸锌固体，然后将称好的硝酸锌固体与0.6g的尿素混合研磨；研磨的过程中加入0.2g的柠檬酸作为起泡剂，滴加两滴甘油，研磨成浆状后即可制得前驱体；（2）将步骤（1）中制得的前驱体放入事先预热好的马弗炉中，其中马弗炉中事先预热的温度是600℃，待煅烧18min后从坩埚中取出，即可得到黑色氧化锌。实施例2一种黑色氧化锌的快速制备方法，包括以下步骤：（1）称取1.5g的硝酸锌固体，然后将称好的硝酸锌固体与2.9g的尿素混合研磨；研磨的过程中加入0.6g的柠檬酸作为起泡剂，滴加两滴甘油，研磨成浆状后即可制得前驱体；（2）将步骤（1）中制得的前驱体放入事先预热好的马弗炉中，其中马弗炉中事先预热的温度是800℃，待煅烧10min后从坩埚中取出，即可得到黑色氧化锌。实施例3一种黑色氧化锌的快速制备方法，包括以下步骤：（1）称取2.5g的硫酸锌固体，然后将称好的硫酸锌固体与0.8g的尿素混合研磨；研磨的过程中加入0.5g的柠檬酸作为起泡剂，滴加两滴甘油，研磨成浆状后即可制得前驱体；（2）将步骤（1）中制得的前驱体放入事先预热好的马弗炉中，其中马弗炉中事先预热的温度是900℃，待煅烧20s后从坩埚中取出，即可得到黑色氧化锌。试验分析：取上述实施例2中制得的黑色氧化锌做XRD图谱分析，得到的衍射图如图1所示，图中衍射峰和ZnO标准卡片（JCPDF5-664）高度吻合；取上述实施例2中制得的黑色氧化锌做XPS图谱分析，得到如图2所示，从图2中可得出样品黑色氧化锌是由Zn、O、C、N这四种元素组成的；取上述实施例2中制得的黑色氧化锌做紫外可见漫反射表征，得到如图3所示，从图3中可看出样品黑色氧化锌在可见光范围有较强的吸光度；取上述实施例2中制得的样品黑色氧化锌0.02g和等量的商用氧化锌分别在可见光的条件下催化10mg/L甲基蓝溶液100mL，其结果如图4所示，从图中可看出，样品黑色氧化锌在可见光照射下120min对降解甲基蓝溶液有较好的效果，降解的效果明显优于商用氧化锌；以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黑色氧化锌，其特征在于：所述的氧化锌共掺杂有C、N，可吸收所有波段的可看见光，颜色呈现为黑色；一种黑色氧化锌的快速制备方法，其特征在于：包括以下步骤：称取适量的锌源，然后将称好的固体与尿素混合研磨；研磨的过程中加入适量的起泡剂，滴加两滴甘油，研磨成浆状后即可制得前驱体；（2）将步骤（1）中制得的前驱体放入事先预热好的马弗炉中，待煅烧一端时间后即可制得黑色氧化锌。

【技术特征摘要】
1.一种黑色氧化锌，其特征在于：所述的氧化锌共掺杂有C、N，可吸收所有波段的可看见光，颜色呈现为黑色；一种黑色氧化锌的快速制备方法，其特征在于：包括以下步骤：称取适量的锌源，然后将称好的固体与尿素混合研磨；研磨的过程中加入适量的起泡剂，滴加两滴甘油，研磨成浆状后即可制得前驱体；（2）将步骤（1）中制得的前驱体放入事先预热好的马弗炉中，待煅烧一端时间后即可制得黑色氧化锌。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉媛，贾秋荣，张性双，
申请(专利权)人：郑州比克电池有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41